煤田三維地震勘探構造解釋成果準確率評價標準探討

魏書宏，王建青

(山西省煤炭地質物探測繪院，山西 晉中 030600)

0　引　言

20世紀90年代以來，煤田三維地震勘探技術大規模應用到山區，揭開了三維地震勘探在煤炭企業應用的新高潮。三維地震成果有效地解決了煤礦安全生產中的主要地質問題，成為煤礦采掘生產的指導和采區布置以及煤礦設計的依據，是煤礦高產高效礦井建設和生產不可或缺的重要技術手段。三維地震勘探技術應用階段從以往的生產補充勘探階段，提升為礦井設計或盤區規劃之前的采區勘探。總而言之，煤田三維地震勘探解決煤礦生產中地質問題的精度和能力得到了業界的普遍認同[1]，較可靠地解決了影響煤礦安全、高效生產較大且主要的地質構造問題，成為煤礦采區準備前構造勘探的首選技術手段而得到了推廣應用。

在此基礎上，系統地總結已經完成并經過井下采掘工程實見的煤礦采區三維地震勘探效果，探尋三維地震勘探準確率與煤礦安全高效生產的地質需求之間的差距，對于下一步的技術發展無疑具有重要的意義。目前煤礦地質人員在利用三維地震勘探成果進行規劃采區或預測預報采掘前方的地質情況時，對三維地震資料的可靠性認識模糊，有些技術人員認為三維地震資料較準確，而另一些技術人員認為不準確，沒有一個標準來衡量。在利用該資料指導采掘生產時，意見相左，不能很好地發揮出三維地震勘探成果所起的作用，有必要對三維地震勘探的準確率進行評價。

1　煤田三維地震勘探的主要成果

三維地震勘探技術是從二維地震勘探逐步發展而來，是一項集物理學、數學、計算機學為一體的綜合性交叉科學技術，其應用目的是為了使地下目標的圖像更加清晰、位置預測更加可靠。目前煤田三維地震勘探基本上采用CDP網度為5 m×10 m的觀測系統進行勘探，是兼顧勘探精度和經濟效益的較科學、合理的技術參數。目前，三維地震勘探在煤田勘查中主要解決煤層形態和構造問題，現在正拓展到巖性勘探，如：瓦斯相對富集區、煤層厚度變化趨勢、巖漿巖及其影響范圍等。目前，三維地震基本解決的煤層形態和構造的種類有：煤層的產狀、背向斜軸及其延展情況、斷層產狀及其延展情況、陷落柱、撓曲及其延展情況、采空區、沖刷區、巖漿巖區等。而煤礦在采掘生產過程中，急需三維地震勘探查清的影響安全、高效生產的地質因素主要是上述的幾種。總之，目前的煤田三維地震勘探較可靠地解決了影響煤礦安全、高效生產較大且主要的構造地質問題，因此得到了廣泛的推廣應用，取得了良好的經濟效益和社會效益[2-5]。

2　三維地震準確率評價現狀

目前，涉及到三維地震勘探成果驗證準確率評價主要是構造驗證準確率評價，煤炭企業和勘探單位引用不同的標準進行了定性[2-4]、半定量[5-6]及定量評價[7-8]。多數單位認為三維地震勘探成果精度較高，個別企業認為三維地震勘探準確率較差[9]。由此，可看出目前各個單位評價三維地震勘探成果精度時，標準尺度不統一，所統計出的三維地震成果準確率對其他煤炭企業和勘探單位無法分析借鑒提高，不便交流以達到提高專業技術或有效利用資料的目的。

2.1　斷層的評價

斷層是影響煤礦采掘、規劃最常見的構造。目前在勘探單位進行準確率評價時，部分采用平面位置偏移范圍在5～25 m內為準確，還有部分人認為偏移0～30 m為準確，大多數未提及斷層落差的偏差。另，均未對斷層產狀進行定量對比。目前，三維地震勘探的準確率評價主要是針對斷層的評價。

2.2　陷落柱的評價

陷落柱是煤礦常見構造，對煤礦采掘、規劃影響很大。有些煤礦技術人員把符合規范要求的陷落柱探采對比結果評價為準確、基本準確，評價標準主要指位置偏移(平面誤差小于30 m)，陷落柱的其他參數未作探采比較分析和說明。勘探單位技術人員則多以陷落柱的邊緣偏移距離或以陷落柱的中心位置的偏移距離進行對比評價，也沒有給出確定的評價標準。

2.3　煤層形態的評價

煤層形態和煤層底板標高多數以《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規范》進行評價，其標準為深度大于200 m時，誤差在1.5%以內，深度小于200 m時，誤差在4 m以內為準確。煤炭企業重視大傾角(>15°)區域，但在準確率評價時沒有定量的對比評價標準。煤炭企業往往忽略對褶曲軸(包括位置、延伸方向、長度)進行探采對比評價。對撓曲的準確率評價僅限于該范圍內有無撓曲或是斷層構造。

2.4　物探異常區的評價

多數情況下，地質異常區的對比主要在其定性解釋上，對位置偏移和范圍大小沒有過多評價，也沒有明確的評價標準。

2.5　其他地質現象的評價

在部分煤礦礦區還存在煤層沖刷、煤層隱伏露頭和巖漿巖侵入等地質現象。在評價三維地震成果中的煤層沖刷區和巖漿巖分布區的準確率時，煤層沖刷區和巖漿巖分布區多采用定性、宏觀評價，少數采用距其邊緣的偏移間距來評價，但評價標準不統一，有些人把沖刷區和巖漿巖區邊緣偏移間距在50 m內的成果認為驗證準確。各方對煤層露頭線評價忽略。

3　三維地震勘探評價標準的建立

上述三維地震成果的驗證準確率評價標準不統一，評價尺度相差較大。各家統計出的三維地震勘探成果準確率數據相互之間存在一定出入，甚至相差較大。為了更好地推動三維地震服務于煤炭企業，促進安全、高效生產，需要建立一個統一科學的三維地震準確率的評價標準。基于客觀地評價三維地震勘探成果，指導煤炭企業更好地應用三維地震資料，進一步促進勘探單位的專業技術發展，本文采用綜合評價法對三維地震成果的準確率進行評價。

3.1　三維地震勘探評價原則

結合現行的煤礦采區勘探的行業規范——《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規范》，從當前煤炭企業一般要求的地質任務出發，對構造和其他地質現象驗證的正確性(真偽)、偏移情況(包括煤層埋藏深度的精度)和規模大小三個方面進行評定。評定時結合物探方法的多解性特點和煤田勘探常規網度下的分辨率進行[10]。

1) 三維地震驗證準確率評價以《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規范》為基礎，采用主要指標和輔助指標進行綜合評價。

主要指標指構造名稱。正確是三維地震成果與井下采掘工程實見完全一致；較正確是在地震多解性的背景下，名稱雖然不正確，卻是合理的解釋成果，如巷道實見為撓曲，而解釋成果為斷層等等;不準確是三維地震成果與井下采掘工程實見不一致。

輔助指標(一)：背向斜軸、構造和地質現象的偏移情況(含煤層埋藏深度的精度)。

輔助指標(二)：背向斜軸、構造和其他地質現象的規模大小。

2) 當地震解釋有構造或地質現象存在，而實際揭露的不是該構造或地質現象，而是另外的構造或地質現象時，從物探技術本身存在多解性的角度出發是合理的，也遵循上述原則。

3) 《MT/T 897—2000煤炭煤層氣地震勘探規范》中三維地震勘探工作程度要求之外的構造和其他地質現象可不做評價并另外說明。若對其驗證準確率評價時，主要以地震勘探網度所能達到的分辨極限為界來統計評價。

3.2　三維地震勘探評價標準

在上述構造的各種因素中，構造名稱是決定因素，根據綜合評價法對決定因素評價一般采用0/1法評價，即：此項指標具有一票否決權，是主要指標，評價時以主要指標為主要依據；其他因素為次要依據，分別按輔助指標(一)、輔助指標(二)的順序逐一評定。

本標準是在目前煤田三維地震勘探所進行的地震地質條件復雜及以上地區和主要采用的5 m×10 m CDP網格條件下進行評價。評價標準見表1和表2。

表1　三維地震準確率評價新標準

注：本標準中的地質構造及現象評價的最小尺度以5 m×10 m CDP網度的地震分辨率為準。

表2　三維地震準確率評價新標準

注：本標準中的地質構造及現象評價的最小尺度以5 m×10 m CDP網度的地震分辨率為準。

4　結　論

三維地震勘探成果的準確率評價標準由構造形態的真偽、偏移距離、規模大小綜合考慮，劃分為三個等級：準確、較準確和不準確。

三維地震勘探成果準確率評價標準的建立能夠推動三維地震勘探技術更好地發揮其作用，更進一步地促進提高勘探單位的專業技術水平，同時又能進一步提高煤炭企業高效利用三維地震資料指導采掘生產和規劃采區布置，帶動提升行業發展水平。